嵌入式Linux开发 2 | 编写基于虚拟硬件的驱动程序

作者: Ricsy | 来源:发表于2019-07-01 19:23 被阅读0次

嵌入式Linux开发 2 | 编写基于虚拟硬件的驱动程序
细说嵌入式驱动程序设计
推荐10部嵌入式Linux开发有关的电子书
嵌入式开发入门
linux系统中如何打开和关闭端口外网访问防火墙？
android 自定义驱动（第二篇：HAL）
嵌入式Linux驱动开发（三）——字符设备驱动之查询的方式获取按
Linux设备驱动程序学习----7.用户空间编写驱动程序
android 自定义驱动（第一篇：驱动）
自序

编写

mkdir driver && cd driver

1. 简单驱动程序

说明：

只有加载和卸载功能

简单驱动程序hello_driver.c
vim hello_driver.c

#include<linux/module.h>

//驱动程序初始化函数
 static int __init hello_init(void)
 {
     printk(KERN_INFO"welcome to Hello character driver!\n");
     return 0;
 }

//驱动程序退出函数
 void __exit hello_exit(void)
 {
     printk("Goodbye!Character driver is so easy!\n");
 }

//向系统登记函数
 module_init(hello_init);
 module_exit(hello_exit);

//遵守GPL开源协议
 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

驱动程序Makefile
vim Makefile

obj-m:=hello_driver.o

KDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
SRCPWD:=$(shell pwd)

all:
     make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modules
clean:
     rm -f *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers Mo* mo*
     echo
     ls -lh
cleanall:
     make clean
     rm -f *.ko
     echo
     ls -lh
insmod:
     insmod hello_driver.ko
     lsmod | more
rmmod:
     rmmod hello_driver

提示：

注意Makefile格式中的Tab位置

示例文件的云盘链接mwcj

2. 驱动程序进阶1

说明：

增加修改设备属性功能

源代码hello_driver.c

#include<linux/module.h>
#include<linux/fs.h>

#define DEVICE_NAME "hello"

static int demoMajor=0;

static long  hello_ioctl(struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{
    switch(cmd)
    {
        case 0:
            printk("command 0 is run!\n");
            break;
        case 1:
            printk("command 1 is run!\n");
            break;
        default:
            printk("not known command!\n");
            break;
    }
    return 0;
}

//向系统登记hello_ioctl函数
static struct file_operations hello_fops=
{
    owner:THIS_MODULE,
    unlocked_ioctl:hello_ioctl,
};

//驱动程序初始化函数
static int __init hello_init(void)
{
    demoMajor=register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&hello_fops);
    if(demoMajor<0)
    {
        printk(KERN_NOTICE DEVICE_NAME"register failure\n");
        return demoMajor;
    }
    return 0;
}
//驱动程序退出函数
void __exit hello_exit(void)
{   
    if(demoMajor>0)
        unregister_chrdev(demoMajor,DEVICE_NAME);
}

//向系统登记函数
module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

//遵守GPL开源协议
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

Makefile不变
编译
make
加载驱动
make insmod
查看注册设备
more /proc/devices
Enter或d翻行

可以看到有hello，成功！！！

使用设备
由于本驱动程序没有使用次设备号，故建立设备文件时，次设备号的值并不重要，可以取有效范围的任意值，本次就取0
cd /dev
mknod hello c 242 0
测试程序testHelloDevice.c
vim testHelloDevice.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>

#define DEVICE_FILE "/dev/hello"

int main()
{
    int fd,cmd;

    //打开设备文件
    fd=open("/dev/hello",O_RDWR);
    if(fd<=0)
    {
        perror(DEVICE_FILE);
        exit(1);
    }

    //使用ioctl修改硬件属性
    for(cmd=0;cmd<=4;cmd++)
    {
        sleep(1);
        ioctl(fd,cmd,NULL);
    }

    //关闭设备文件
    close(fd);
    return 0;
}

gcc -o test testHelloDevice.c
./test
dmesg | tail

提示：

mknod命令格式：
mkmod <设备文件名> <设备类型> <主设备号> <次设备号>

为了方便管理，设备文件名与设备名相同

设备类型为c(字符设备)或b(块设备)

参阅：

Linux more命令

3. 驱动程序进阶2

说明：

增加读写接口

源代码hello_driver.c
vim hello_driver.c

#include<linux/module.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/poll.h>
#include<linux/string.h>

#define DEVICE_NAME "hello"

//用于保存虚拟硬件返回给应用程序的字符串
static char drv_buff[6]="abcde";
//用于接收应用程序发送给虚拟硬件的字符串数据
static char data_from_user[1024];
//虚拟硬件返回给应用程序的字符串的格式标志
static unsigned char data_format=0;

static int demoMajor=0;

//硬件设备属性修改
static long  hello_ioctl(struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
{
    switch(cmd)
    {
        case 0:
            if(data_format!=0)
            {
                data_format=0;
                strcpy(drv_buff,"abcde");
            }
            break;
        case 1:
            if(data_format!=1)
            {
                data_format=1;
                strcpy(drv_buff,"ABCDE");
            }
            break;
        default:
            break;
    }
    return 0;
}

//读接口函数
static ssize_t hello_read(struct file *filp,char *buffer,size_t count,loff_t *ppos)
{
    int real_count,i;
    real_count=sizeof(drv_buff);
    i=copy_to_user(buffer,drv_buff,real_count);
    if(i<0)
        printk("copy_to_user() failure!\n");
    return(ssize_t)real_count;
}

//写接口函数
static ssize_t hello_write(struct file *filp,const char *buffer,size_t count,loff_t *ppos)
{
    int i;
    memset(data_from_user,'\0',sizeof(data_from_user));
    i=copy_from_user(data_from_user,buffer,count);
    if(i<0)
        printk("copy_from_user()failure!\n");
    printk(data_from_user);
    return(ssize_t)count;
}


//向系统注册ioctl、read、write函数
static struct file_operations hello_fops=
{
    owner:THIS_MODULE,
    unlocked_ioctl:hello_ioctl,
    read:hello_read,
    write:hello_write,
};

static int __init hello_init(void)
{
    demoMajor=register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&hello_fops);
    if(demoMajor<0)
    {
        printk(KERN_NOTICE DEVICE_NAME"register failure\n");
        return demoMajor;
    }
    return 0;
}

void __exit hello_exit(void)
{   
    if(demoMajor>0)
        unregister_chrdev(demoMajor,DEVICE_NAME);
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

重新编译
make
卸载旧版本
make rmmod
加载驱动
make insmod

提醒：

加载新驱动程序前记得卸载旧版本

在系统硬件没有太大的改变的情况下，每次加载驱动程序动态获得的主设备号一般不会改变，即对应的设备文件仍可用，若主设备号改变，则需删除旧版本的设备文件，以新主设备号重建设备文件.

测试程序testHelloDevice.c
vim testHelloDevice.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<string.h>

#define DEVICE_FILE "/dev/hello"
#define BUFFER_SIZE 1024

int main()
{
    int fd;
    char buff[BUFFER_SIZE];

    //打开设备文件
    fd=open("/dev/hello",O_RDWR);
    if(fd<=0)
    {
        perror(DEVICE_FILE);
        exit(1);
    }

    //读硬件设备默认状态下的数据
    sleep(1);
    memset(buff,'\0',BUFFER_SIZE);
    read(fd,buff,BUFFER_SIZE);
    printf("read a default string:%s\n",buff);

    //发送修改硬件属性的命令1
    sleep(1);
    ioctl(fd,1,NULL);
    
    //读命令1后硬件设备的数据
    memset(buff,'\0',BUFFER_SIZE);
    read(fd,buff,BUFFER_SIZE);
    printf("read a string after cmd 1:%s\n",buff);
    
    //发送修改硬件属性的命令0
    sleep(1);
    ioctl(fd,0,NULL); 

    //读命令0后硬件设备的数据
    memset(buff,'\0',BUFFER_SIZE);
    read(fd,buff,BUFFER_SIZE);
    printf("read a string after cmd 0:%s\n",buff);

    //往硬件设备写入字符串
    memset(buff,'\0',BUFFER_SIZE);
    strcpy(buff,"I love Linux!");
    printf("write string \"%s\" to the device\n",buff);
    write(fd,buff,strlen(buff));

    //关闭设备文件
    close(fd);
    return 0;
}

编译运行
gcc -o test testHelloDevice.c
./test

查看日志
dmesg | tail

调试

使用dmesg命令查看系统消息缓冲区中prink()的输出。当缓冲区已满的时候才真正写入日志文件，因此通过日志文件有时候会看到消息，有时候看不到消息.
dmesg | tail
或
tail -f /var/log/messages

Q&A

1. *** /lib/modules/3.10.0-957.21.3.el7.x86_64/build: 没有那个文件或目录。

调试-查看内核版本信息
uname -r

查看系统内核源码
cd /lib/modules/ && ls

rm build
ln -s /usr/src/kernels/3.10.0-957.21.3.el7.x86_64 /lib/modules/3.10.0-957.21.3.el7.x86_64/build

编译
make

成功！！！

参阅：

make: *** /lib/modules/3.10.0-693.el7.x86_64/build: 没有那个文件或目录

2. disagrees about version of symbol modulelay

加载驱动程序出错
insmod hello_driver.ko

调试-查看出错的日志信息
cat /var/log/messages | tail
调试-查看/usr/src/kernels下内核源码

发现不存在内核开发包
yum install kernel-devel -y
再次查看结果

重新生成软链接编译后，开始加载
insmod hello_driver.ko
lsmod | more

没有报错，且系统内核已加载的模块中有hello_driver,说明成功！！！

参阅：

原创错误提示:disagrees about version of symbol modulelay

3. 错误：初始值设定项里有未知的字段‘ioctl’

查看系统内核
uname -r

查看file_operations
vim /usr/src/kernels/$(uname -r)/include/linux/fs.h
/_ioctl

可以看出在当前系统内核中fs.h中不存在
int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);

对应自己系统中的fs.h文件修改驱动程序中ioctl部分

提示：

ioctl消失的版本是v2.6.35到v2.6.36-rc1间
参阅：

linux驱动错误：初始值设定项里有未知的字段‘ioctl’

更新中......

嵌入式Linux开发 2 | 编写基于虚拟硬件的驱动程序
编写 mkdir driver && cd driver 1. 简单驱动程序说明：只有加载和卸载功能简单驱动程...
细说嵌入式驱动程序设计
嵌入式系统驱动程序的开发有别于WIndows或Linux。后者除了必须了解新设备的硬件特性，把控制硬件的程序尽快完...
推荐10部嵌入式Linux开发有关的电子书
《嵌入式Linux软硬件开发详解》嵌入式Linux应用开发详解立足于嵌入式Linux平台，侧重于实际开发应用，是...
嵌入式开发入门
嵌入式是基于Linux开发的。选择linux开发环境。要进行嵌入式ARM开发，必须要先构建交叉编译环境，即：安装...
linux系统中如何打开和关闭端口外网访问防火墙？
嵌入式开发一般都是基于linux系统的开发，所以学习嵌入式，linux系统的熟练掌握必不可少，今天和大家分享的就是...
android 自定义驱动（第二篇：HAL）
简介上篇文章说明了如何在Linux内核中实现编写驱动程序；这篇文章主要介绍如何在硬件抽象层中添加硬件模块来和内核...
嵌入式Linux驱动开发（三）——字符设备驱动之查询的方式获取按
之前的文章讨论了字符设备驱动的框架以及通过自负设备驱动程序来控制开发板上的LED嵌入式Linux驱动开发（一）——...
Linux设备驱动程序学习----7.用户空间编写驱动程序
用户空间编写驱动程序更多内容请参考Linux设备驱动程序学习----目录用户空间编写驱动程序相对于内核空...
android 自定义驱动（第一篇：驱动）
简介案例内容：我们不会为真实的硬件设备编写内核驱动程序，这里为了方便描述Android系统编写内核驱动程序的过程...
自序
我还编写过一些Linux驱动程序，结果发现Linux设备驱动程序和Windows设备驱动程序有很多类似的地方。相比...

嵌入式Linux开发 2 | 编写基于虚拟硬件的驱动程序

编写

1. 简单驱动程序

2. 驱动程序进阶1

3. 驱动程序进阶2

调试

Q&A

1. *** /lib/modules/3.10.0-957.21.3.el7.x86_64/build: 没有那个文件或目录。

2. disagrees about version of symbol modulelay

3. 错误：初始值设定项里有未知的字段‘ioctl’

相关文章

嵌入式Linux开发 2 | 编写基于虚拟硬件的驱动程序

细说嵌入式驱动程序设计

推荐10部嵌入式Linux开发有关的电子书

嵌入式开发入门

linux系统中如何打开和关闭端口外网访问防火墙？

android 自定义驱动（第二篇：HAL）

嵌入式Linux驱动开发（三）——字符设备驱动之查询的方式获取按

Linux设备驱动程序学习----7.用户空间编写驱动程序

android 自定义驱动（第一篇：驱动）

自序

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读

工作生活